菊粉果聚糖的保健功能及应用价值

中国酿造

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菊粉果聚糖的保健功能及应用价值

陈兴都，陈庆安，翟丹云，赵莉莉，丁心顺，董延虎

(甘肃省商业科技研究所有限公司，甘肃兰州730010)

摘要:菊粉果聚糖是从菊科植物块根中提取、纯化、水解及喷雾干燥出来的寡糖。该文阐述了菊粉果聚糖的理化性质、生理功能及 应用价值，介绍了菊粉果聚糖在国内外的研究进展和发展趋势，对菊粉果聚糖作为一种双歧杆菌因子和糖类、脂肪等替代品的研究、 应用成果作了概括，为今后的进一步研究起到引导与借鉴作用。关键词:菊粉果聚糖;功能;应用中图分类号：R543.5

文章编号：0254-5071 (2018)01-0021-04

doi:10.11882/j.issn.0254-5071.2018.01.005

Healthy function and application value of inulin-fructan

CHEN Xingdu, CHEN Q ing'an, ZHAI Danyun, ZHAO Lili, DING Xinshun, DONG Yanhu

(Gansu Institute of Business and Technology Co., Ltd., Lanzhou 730010, China)

Abstract: Inulin-i^ctan is an oligosaccharide extracted, purified, hydrolyzed, and sprayed from the root of the feverfew. The physical and chemical

properties, physiological functions and applications of inulin-i^ctan were described. The research progress and development trend were introduced

both at home and abroad in the paper. The inulin-fructan researching findings and applications as a bifidobacterium factor and the substitutes for fat and sugar were summarized, so that it could help and guide the future research.Key words: inulin-fructan; function; application

菊粉果聚糖又称菊糖，为白色无定型粉末，是一种水 溶性的储备多糖，也是自然界广泛存在的一种果聚糖，属 于一种非消化性碳水化合物[1-2]。菊苣和菊芋块根被认为是 菊粉的最丰富来源[3]。据SHOAIB M等_的研究，菊粉能改 进产品的感官特性，提升产品的味道和口感，被用作益生 菌、脂肪替代品、糖替代品和功能性食品的功能成分，以 达到改善健康和营养保健作用。

线型果聚糖是由D-呋喃果糖分子以屮(2.1)糖苷键连 接而成的，末端连有葡萄糖残基，其结构简式为GFn，聚合 度在2〜60之间，平均聚合度为30,聚合度<10则为低聚果 糖。果聚糖中还存在少量末端不含葡萄糖残基的果聚糖， 这种结构简式为Fm[1，6]。

本文对近年来菊粉果聚糖的生理功效和产品应用的 国内外研究进展进行综述，利用其理化特性，除开发出一些 促消化、降脂糖、增免疫等功能食品，还应该研究适用于婴 幼儿和老年人专用的配方产品，以及利于术后病人尽快恢 复或术中保持体能精力的特殊食品，提高其应用价值，提 升市场竞争力，带动菊粉果聚糖产业转型升级。1理化性质 1.1甜度

菊粉果聚糖的甜度主要受其聚合度（degree of poly­

merization ， DP) 影响，一般菊粉甜味很淡，仅为鹿糖的 1A0 ，

收稿日期：2017-08-21

接收日期：2017-11-30

短链菊粉CDP<30)的甜度为蔗糖的30%左右，长链菊粉 (DP>30)则无甜味。此外还与其纯度有关，纯度为95%的 菊粉低聚果糖，其甜度约为相同纯度蔗糖的30%〜40%，且 味觉更清爽，无后味[7]。1.2溶解性

菊粉果聚糖的溶解度与温度和聚合度有关。菊粉果聚 糖易溶于热水，微溶于冷水，长链菊粉溶解性比短链菊粉 差。分子构象也会影响到溶解性，如在三种分子构象《、|3和 7中，40 °C条件下卜菊粉溶解度比7-菊粉高8倍[8-10]。1.3黏性

菊粉果聚糖的黏度近似异构糖，其黏度与温度成负相 关，黏度随温度上升而降低;但与浓度呈正相关，随溶液浓 度增加而增大。当菊糖含量为10%〜30%，黏度增加但不出 现凝胶，当菊糖含量达到30%时，立即与水结合形成凝胶。 一般地，菊糖含量越高，形成凝胶越快[1，11]。1.4保湿性

菊粉果聚糖有较强的吸湿性，与山梨醇、饴糖相似。 菊粉果聚糖能结合食品中的自由水，有利于降低水分活度。 菊粉果聚糖的吸湿性可用于延缓食品加工中的水分蒸发， 延长食品货架保质期[12]。1.5稳定性

菊粉果聚糖的稳定性受温度和pH值的影响较大，在

作者简介:陈兴都(1987-),男,工程师，硕士，研究方向为食品加工、天然产物分离纯化。

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中性条件下稳定性较好，在酸性条件下稳定性明显降低； 菊粉果聚糖也具有较强的热稳定性，在100 °c条件下加热 也不分解，但在pH为3时，温度达到70 °C以后，菊粉果聚糖 极易分解[13-14]。1.6热值低

菊粉果聚糖的热值很低，约为6.3 kJ，不到蔗糖热值的 1/3,是脂肪热值的1/6,而且在消化道中很难被分解，因而 人体消化吸收率相当低[15]。2生理功能 2.1调节血糖代谢

作为天然的可溶性膳食纤维之一，菊粉果聚糖在机体 内既能延长碳水化合物的供能时间又可维持血糖水平， 有助于减少对胰岛素的依赖，控制血糖代谢。因此，摄入菊 粉果聚糖后不会影响血糖水平，菊糖分解后产生的脂肪 酸因促进肝糖元合成而降低血糖浓度，维持体内血糖平 衡[1W7]。PANTOPHLET A J等[18]研究荷斯坦小牛在泌乳、断 奶和饲喂菊粉果聚糖三个阶段，小牛体内胰岛素敏感性下 降了 75%，断奶或添加菊粉果聚糖喂养不会影响胰岛素敏 感性变化，而体内葡萄糖平衡不受菊粉果聚糖添加的影响。 2.2降脂降压功效

菊粉果聚糖可有效降低低密度脂蛋白和血清总胆固 醇，提高高密度脂蛋白与低密度脂蛋白比率，改善血脂代 谢。菊粉果聚糖通过肠内细菌发酵产生丙酸，抑制胆固醇 的合成，促使胆固醇转化成胆汁酸而排出，因而能够使血 脂维持在较低水平。曲丹等[19]研究菊粉低聚果糖对高血压 早期人群的血压和血脂的影响，发现菊粉果聚糖对收缩压 和舒张压都有改善，而且以收缩压下降为主。当然对血脂 具有明显的调节作用，能够降低甘油三酯和胆固醇水平。 2.3促进矿物质吸收

菊粉果聚糖摄入后，在肠道中微生物的作用下发酵生 成乳酸和短链脂肪酸，这些有机酸与金属离子螯合，促进 金属离子吸收和在骨骼中沉积[20]。菊粉矿物质在发酵过程 中降解，释放出矿物离子被人体吸收，还可以降低屮葡萄 糖苷酶的活性，有利于肠内吲哚、亚哨基胺等致癌有毒有 害物的排放[21]。2.4调节体内菌群平衡

服用菊粉后直接被大肠内的双歧杆菌吸收利用并迅 速繁殖，同时产生乳酸、乙酸等有机酸。这些酸性物质可使 肠内pH值下降，从而抑制腐败菌的生长，改善肠道环境。

SASAJIMA N等[22]在研究益生菌能否对肠道微生物群产

生影响并以此来抑制特异性皮肤炎症时发现，双歧杆菌是 小鼠肠道中最主要的益生菌，通过补充菊粉果聚糖能使益 生菌增殖，而且菊粉果聚糖的摄入可以减少2,4二硝基氟 苯诱导接触超敏反应。VALDfiSVARELA L等[23]用两种菊 粉果聚糖来研究对鸡小肠内微生物活性的影响程度。通过

分析比较盲肠消化道的pH值、短链脂肪酸、组织胺的浓度、 葡萄糖苷酶的活性以及所选细菌的相对数量等数据，显 示菊粉果聚糖并没有改变幼雏大肠的微生物活动。2.5增强机体免疫力

菊粉果聚糖促使双歧杆菌增殖，产生大量免疫物质， 大量的双歧杆菌还能对肠道免疫细胞产生强烈的刺激， 增加抗体细胞的数量，激活巨噬细胞的活性，强化人体免 疫体系。菊粉果聚糖的原生素作用使大肠中有益菌大量增 殖，结果促使肠黏膜上构成一道免疫屏障[2425]。双歧杆菌在 肠道内能增加B族维生素的合成量，提高人体免疫机能。 另外益生菌代谢产物的增多及有害物质的减少有益于增 强机体的体液免疫和细胞免疫。SHOAIB M等[4]发现菊粉 果聚糖具有调整肠胃功能和对肠并发症有预防作用。菊 粉果聚糖可增强矿物质的吸收，刺激免疫系统发挥作用。

HIJOVA E等[26]研究了食用菊粉果聚糖对屮葡萄糖代谢活

动的影响，利用硫酸葡聚糖钠在结肠组织和血液中引发大 鼠急性结肠炎，再用食用菊粉果聚糖来进行预防并治疗急 性结肠炎，取得了较好的效果。3开发应用 3.1乳酪制品

菊粉果聚糖是一种功效显著的双歧杆菌增殖因子，作 为配方奶粉、酸奶、含乳饮料、液态奶的配料，添加菊粉果聚 糖能将人体钙质的转化率提高至20%>以上，提高低脂乳制品 的口感，増加产品中膳食纤维的含量[27-气VANDENPLAS Y 等2]基于母乳喂养婴儿的胃肠道微生物群与标准配方奶 喂养婴儿的不同，将具有不同的益生菌效果的半乳寡糖、 果聚寡糖、葡聚寡糖添加到婴儿配方奶中，可以提高配方 奶的消化吸收率，促进婴幼儿健康成长。3.2肉蛋制品

向肉蛋制品添加菊粉果聚糖作为食品配料和载体， 改善产品质构，提高产品品质，如畜禽肉类罐头、火腿、香 肠、午餐肉、营养蛋黄酱等。SOBOLEWSKA S等[30]向热处 理的新鲜牛羊肉中添加菊粉果聚糖，通过比较肉类样品的

pH值、导电性和色度等指标，得出不同聚合程度的菊粉产

品对于肉类品质改善有良好效果。3.3饮料产品

植物蛋白饮料、果蔬汁饮料、功能性饮料、酒精饮料等 添加菊粉果聚糖后，不但能保持其良好风味，降低热值，还 可有效改善饮料的感官特性和营养功能[31]。殷洪等[32]将菊 粉果聚糖分别加入椰子汁、杏仁露、花生奶茶、核桃乳、风 味豆奶和杏仁乳等植物蛋白饮料中，添加量1.5%〜3.0%，可 促进肠道内双歧杆菌增殖，增强血液循环，掩盖果蔬本身 豆腥、苦涩味，提高了产品的适口性和柔和感。3.4脂肪制品

菊粉果聚糖作为一种优质的脂肪替代物，增强产品的

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专论与综述

乳脂感，可广泛应用于低脂奶油、糖果、冰淇淋、巧克力以 及低脂低能量食品的生产，菊粉果聚糖可替代近一半的脂 肪，与水结合形成一种奶油状结构，提供食品光滑的口感、 饱满的后味及丰富的营养[33-34]。RODRIGUEZ FURLAN L T 等[35响巧克力添加菊糖作为一种表面活性剂或稳定剂，研 究菊糖对复合巧克力品质的影响，结果显示在高温下巧克 力的抗裂性和抗热性能有所改善，而且降解过程保持良好 的稳定性。3.5谷物杂粮食品

菊粉果聚糖的热值低、热稳定性好，且有抑制淀粉老化 等性质，将菊粉果聚糖添加至馒头、面条、蛋糕、饼干、面包 中，能增加面团的弹性和韧性，使产品酥脆，用于开发小 杂粮食品，増加其稳定性，保持产品特性，稳定产品质构， 改善产品风味坪371。LIU J等[38-39]研究发现，小麦粉中添加菊 粉果聚糖能够明显改善面粉粉质特性和拉伸特性。随着菊 粉果聚糖添加量的增大，面团吸水率逐渐下降，面团形成和 稳定时间延长，弹性和延展性也相应提高。ZBIKOWSKA A 等[40]通过向脂肪海绵蛋糕产品中加入菊粉果聚糖来降低 脂肪用量，通常情况下脂肪中反式脂肪酸(trans-fatty acids，

TFA)含量较高，与含TFA的脂肪相比，含菊粉果聚糖的脂

肪替代品对产品品质性能变化的影响更小。3.6保健食品

菊粉果聚糖以原辅料或者功效载体用于功能性食品 中，如肥胖、糖尿病、便秘等保健食品，具有降血脂、促进矿 物质吸收、改善肠道菌群等功能[41]。严锐[42]通过追踪不同 剂量菊粉果聚糖对腹型肥胖、高脂血症、高血糖或糖尿病 及高血压等代谢综合征患者的体征指数变化发现，菊粉果 聚糖可调节代谢综合征肥胖患者的血糖、血脂水平，对降 低心血管疾病风险有一定辅助作用。3.7饲料产品

菊粉果聚糖可作为添加剂加入到动物饲料中，调节动 物胃肠道微生态平衡，促进双歧杆菌的增殖。还能增大饲 料吸收率，提高动物自身的免疫功能。GRELA E尺等[43]研究 菊粉果聚糖对猪仔的血浆脂质和免疫蛋白浓度的影响。 在饮食添加2%的菊粉果聚糖，通过监测猪仔的体重、饲料 摄入、腹泻发病率和死亡率，结果显示，添加菊粉果聚糖 可明显降低了总胆固醇水平，改善动物健康状况，降低死 亡率。4展望

菊粉果聚糖作为一种天然功能性食品配料，在理论研 究与生产应用方面已经取得一些成果，但对果聚糖减肥美 白、治疗癌症的功能性验证以及果聚糖分子进入机体的代 谢机制还需进一步深化研究。当然在菊粉果聚糖加快品质 改良和营养保健方面新产品技术成果转化，也是面临解决 的问题。

随着我国菊粉果聚糖的营养与功能研究和开发更加 深入，应用领域的不断扩大和产量的稳步增长，产业体系 将更加完善。可以预计，我国作为菊粉果聚糖生产大国，伴 随产学研一体化的科技推动，菊粉果聚糖将会迎来良好的 发展前景。参考文献：

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